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四、实验与探究题
8. 用图甲所示的电路测量灯泡的电阻，灯泡正常发光时的电压为2.5 V。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成完整电路。
(2)连接电路后，闭合开关，灯泡不亮，电流表和电压表都有较小的示数，且无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，两表示数均无变化。原因可能是
A. 灯泡短路
B. 灯泡断路
C. 滑动变阻器接的是下面两个接线柱
(3)故障排除后，移动滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，此时灯泡两端的电压为
(4)移动滑片，记下多组数据，并绘制成图丙所示的图像，则灯泡正常发光时电阻为
(5)用该灯泡和电压表，测未知电阻$ R_x $的阻值，电路图如图丁所示。步骤如下：
①只闭合$ S_0 $、$ S_1 $，移动滑片，使电压表示数为1 V，由图丙可知，通过灯泡的电流为
②保持滑片位置不变，只闭合$ S_0 $、$ S_2 $，电压表示数为2.6 V，则此时$ R_x $两端的电压为
③$ R_x $的阻值为
8. 用图甲所示的电路测量灯泡的电阻，灯泡正常发光时的电压为2.5 V。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成完整电路。
(2)连接电路后，闭合开关，灯泡不亮，电流表和电压表都有较小的示数，且无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，两表示数均无变化。原因可能是
C
。A. 灯泡短路
B. 灯泡断路
C. 滑动变阻器接的是下面两个接线柱
(3)故障排除后，移动滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，此时灯泡两端的电压为
1.8
V。为使灯泡正常发光，应将图甲中滑动变阻器的滑片向B
（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5
V。(4)移动滑片，记下多组数据，并绘制成图丙所示的图像，则灯泡正常发光时电阻为
8.3
（结果保留一位小数）Ω。(5)用该灯泡和电压表，测未知电阻$ R_x $的阻值，电路图如图丁所示。步骤如下：
①只闭合$ S_0 $、$ S_1 $，移动滑片，使电压表示数为1 V，由图丙可知，通过灯泡的电流为
0.2
A，该电流即为通过$ R_x $的电流。②保持滑片位置不变，只闭合$ S_0 $、$ S_2 $，电压表示数为2.6 V，则此时$ R_x $两端的电压为
1.6
V。③$ R_x $的阻值为
8
Ω。答案
8.(1)
(2)C (3)1.8 B 2.5 (4)8.3(5)①0.2 ②1.6 ③8
【解析】(1)用伏安法测灯泡电阻时需要调节灯泡两端的电压,滑动变阻器应采用“一上一下”的连接方式,与灯泡串联在电路中。故用导线将滑动变阻器任意一个上接线柱与灯泡的右端接线柱相连即可。(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,电路为通路,电路中的电流较小,电阻较大;无论怎样移动滑动变阻器的滑片,灯泡都不发光,两个电表示数均无变化,则滑动变阻器不能起到变阻的作用。产生这一现象的原因是将滑动变阻器下面两个接线柱连入了电路中,故选 C。(3)图乙中电压表选用的测量范围为0~3 V,其示数为 1.8 V,小于灯泡正常发光时的电压。为使灯泡正常发光,应增大灯泡两端的电压,所以应将滑片向 B 端移动,减小滑动变阻器连入电路中的电阻,直到电压表的示数为 2.5 V。
(4)根据图丙可知,灯泡正常发光时的电流为 0.3 A,此时灯泡的电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} \approx 8.3\ \Omega$。(5)①只闭合$S_0$、$S_1$,灯泡与未知电阻$R_x$串联,电压表测灯泡两端的电压;移动滑片,使电压表示数为 1 V,由图丙可知,通过灯泡的电流为 0.2 A;由串联电路的电流特点可知,此时通过$R_x$的电流$I_x=I_\mathrm{L}=0.2\ \mathrm{A}$。②保持滑片位置不变,只闭合$S_0$、$S_2$,灯泡与未知电阻$R_x$串联,电压表测灯泡和未知电阻$R_x$两端的总电压,电压表示数为 2.6 V;由串联电路的电压特点可知,此时$R_x$两端的电压$U_x=U'-U_\mathrm{L}=2.6\ \mathrm{V}-1\ \mathrm{V}=1.6\ \mathrm{V}$。
③因灯泡与未知电阻$R_x$始终串联,各电阻的大小不变,通过未知电阻$R_x$的电流也不变,由欧姆定律可知,$R_x$的阻值$R_x=\frac{U_x}{I_x}=\frac{1.6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=8\ \Omega$。
解析
【分析】
本题围绕测量灯泡电阻的实验展开，需结合电路连接规则、故障分析方法、串联电路特点及欧姆定律逐步解题：
1. 电路连接：滑动变阻器需“一上一下”串联接入电路，以调节灯泡两端电压；
2. 故障分析：电流表、电压表有较小示数说明电路通路，移动滑片电表示数不变说明滑动变阻器无法变阻，判断接线错误；
3. 电压调节：先读取电压表当前示数，结合灯泡额定电压，根据串联分压规律确定滑片移动方向；
4. 电阻计算：从I-U图像找到灯泡额定电压对应的电流，利用欧姆定律计算正常发光时的电阻；
5. 未知电阻测量：利用串联电路电流相等，结合两次电压表的示数差得到Rx的电压，进而计算Rx阻值。
【解析】
(1) 滑动变阻器应采用“一上一下”的接线方式，与灯泡串联，将滑动变阻器的任意一个上接线柱与灯泡的右端接线柱连接，即可完成完整电路。
(2) 闭合开关后，电流表、电压表均有较小示数，说明电路为通路且总电阻较大；移动滑片时电表示数无变化，说明滑动变阻器不能改变接入电阻，原因是滑动变阻器接了下面两个接线柱，故选C。
(3) 图乙中电压表选用0~3V量程，分度值为0.1V，示数为1.8V；灯泡正常发光电压为2.5V，需增大灯泡两端电压，根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入电阻，故滑片向B端移动，直到电压表示数为2.5V。
(4) 灯泡正常发光时电压U=2.5V，由图丙可知对应的电流I=0.3A，根据欧姆定律，灯泡电阻R=U/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω。
(5) ①只闭合S₀、S₁时，电压表测灯泡两端电压为1V，由图丙可知此时通过灯泡的电流为0.2A，串联电路电流处处相等，故通过Rx的电流为0.2A；
②保持滑片位置不变，只闭合S₀、S₂时，电压表测灯泡和Rx的总电压为2.6V，根据串联电路电压规律，Rx两端电压Ux=2.6V-1V=1.6V；
③根据欧姆定律，Rx的阻值Rx=Ux/Ix=1.6V/0.2A=8Ω。
【答案】
(1) （对应参考答案的电路连接图）
(2) C
(3) 1.8；B；2.5
(4) 8.3
(5) ①0.2；②1.6；③8
【知识点】
伏安法测电阻、串联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题是电学实验的综合题，涵盖电路连接、故障分析、欧姆定律应用及特殊方法测电阻，考查学生对实验原理和电路规律的掌握，需具备一定的分析能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕测量灯泡电阻的实验展开，需结合电路连接规则、故障分析方法、串联电路特点及欧姆定律逐步解题：
1. 电路连接：滑动变阻器需“一上一下”串联接入电路，以调节灯泡两端电压；
2. 故障分析：电流表、电压表有较小示数说明电路通路，移动滑片电表示数不变说明滑动变阻器无法变阻，判断接线错误；
3. 电压调节：先读取电压表当前示数，结合灯泡额定电压，根据串联分压规律确定滑片移动方向；
4. 电阻计算：从I-U图像找到灯泡额定电压对应的电流，利用欧姆定律计算正常发光时的电阻；
5. 未知电阻测量：利用串联电路电流相等，结合两次电压表的示数差得到Rx的电压，进而计算Rx阻值。
【解析】
(1) 滑动变阻器应采用“一上一下”的接线方式，与灯泡串联，将滑动变阻器的任意一个上接线柱与灯泡的右端接线柱连接，即可完成完整电路。
(2) 闭合开关后，电流表、电压表均有较小示数，说明电路为通路且总电阻较大；移动滑片时电表示数无变化，说明滑动变阻器不能改变接入电阻，原因是滑动变阻器接了下面两个接线柱，故选C。
(3) 图乙中电压表选用0~3V量程，分度值为0.1V，示数为1.8V；灯泡正常发光电压为2.5V，需增大灯泡两端电压，根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入电阻，故滑片向B端移动，直到电压表示数为2.5V。
(4) 灯泡正常发光时电压U=2.5V，由图丙可知对应的电流I=0.3A，根据欧姆定律，灯泡电阻R=U/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω。
(5) ①只闭合S₀、S₁时，电压表测灯泡两端电压为1V，由图丙可知此时通过灯泡的电流为0.2A，串联电路电流处处相等，故通过Rx的电流为0.2A；
②保持滑片位置不变，只闭合S₀、S₂时，电压表测灯泡和Rx的总电压为2.6V，根据串联电路电压规律，Rx两端电压Ux=2.6V-1V=1.6V；
③根据欧姆定律，Rx的阻值Rx=Ux/Ix=1.6V/0.2A=8Ω。
【答案】
(1) （对应参考答案的电路连接图）
(2) C
(3) 1.8；B；2.5
(4) 8.3
(5) ①0.2；②1.6；③8
【知识点】
伏安法测电阻、串联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题是电学实验的综合题，涵盖电路连接、故障分析、欧姆定律应用及特殊方法测电阻，考查学生对实验原理和电路规律的掌握，需具备一定的分析能力。
【难度系数】
0.6
